現在の研究の目的は、眼機能（サッカードおよび凝視）の時間的特性を調べて比較することでした。若年および高齢者の健康な教育を受けたサンプルでの迅速な自動命名およびテキスト読み取り中、およびそのような機能が複雑さの異なる視覚認知タスクのしきい値時間に寄与するかどうかを調査します。現在の研究はまた、迅速に自動化された命名とテキスト読み取りのためのITおよびCDタスクの予測的妥当性を調査することを目的としていました。重要な発見は、視覚認知課題の認知速度は高齢者の方が遅く、RAN状態でのサッカード期間は高齢者の方が長かったが、サッカード期間が長くなると視覚認知課題に対する年齢層の影響が減少したことでした。制御されました。具体的には、サッカード期間の影響を制御した後、単一刺激ITタスクの年齢グループの違いは重要なままでしたが、4オブジェクトアレイCDタスクのパフォーマンスの年齢グループの違いはもはや存在しませんでした。さらに、高齢者はRANのオブジェクト条件に対して遅い命名速度を示しましたが、より自動化された数字または文字条件に対してはそうではありませんでした。したがって、高齢者はRANタスク中の刺激が少ないという仮説を部分的に支持します。再び仮説を支持し、年配の成人は、テキスト通過タスク中に若い成人と同等の読解速度を示しました。視覚認知測定（ITおよびCD）、RANおよび読書タスク、ならびに眼球測定の間の3つの重要な関係のみの実証は、ITおよびCDのパフォーマンスがより速いRAN /読書およびより良いと有意に相関するという仮説を完全には支持しませんでした統合された眼球運動。同様に、回帰分析の結果は、読み取りタスクのパフォーマンスに関するITおよびCDの測定値の有意な予測妥当性のみを示したため、ITおよびCDが命名および読み取りタスクのパフォーマンスを有意に予測するという仮説を部分的にサポートするだけです。実際、ITとCDは、視覚処理速度と視覚短期記憶容量の確立された尺度を表しており、他のより複雑な認知タスクの予測因子と見なされてきました10,54。それにもかかわらず、これらのタスクは、注意のシフトの要件および眼球運動の側面との関係の観点から考慮されていないことがよくあります。
検査時間（IT）および変化検出（CD）のしきい値曝露時間若年および高齢者のタスク
仮説に沿って、高齢者のパフォーマンスは大幅に遅くなりました。つまり、見慣れた視覚刺激を検出し、2つの視覚アレイ間の変化を識別するために、より長い露出時間が必要でした。それぞれITとCD。これらの結果は、健康な老化における視覚認知処理速度の低下に関する過去の研究報告と一致しています12,23,59,60,61,62。現在の研究からの発見はまた、感覚低下が認知能力に間接的な影響を与えると仮定する老化の理論、すなわち、感覚剥奪仮説、共通原因仮説、および情報劣化仮説と一致しています5,27,28,29、加齢に伴う認知機能低下の理論、すなわち処理速度理論12。私たちの高齢者の年齢を考えると、たとえば、長期間にわたる最適化された感覚入力の欠如（つまり、視覚と聴覚の自然な低下による）が皮質前処理を遅くし23、潜在的に関連している場合があります神経萎縮5,27,28。これらの要因は、現在の研究で見られるように、認知能力の速度を妨げる可能性があります。この説明は、感覚遮断仮説29の基本的な前提と一致しています。
予想どおり、年齢層の違いを評価する前にサッカード期間を考慮した場合、認知処理速度に有意差はなくなりました。視覚認知CDタスクによって測定された若年者と高齢者の間。これは、4つの刺激の効率的な注意処理に影響を与える古いグループのサッカード期間の増加、およびアレイを短期記憶に埋め込む時間の増加が原因である可能性があり、2つの視覚アレイ間の変化を検出するために必要なしきい値期間が増加します。確かに、このタスクを正確に実行するには、CDタスクの2つのアレイでの迅速な眼球運動とアルファベットの刺激の効率的なスキャンが必要です。一方、サッカードの持続時間が共変した場合でも、年齢グループの違いはITタスクに残り、単一の静止物体を識別するために最小限のサッカード眼球運動または短期記憶への埋め込みが必要です。この発見は私たちの仮説と一致しており、フリッカー融合のしきい値と2つの網膜経路の潜時の両方をmfVEPSでテストし、Mで生成されたピーク潜時の増加が関連するPよりも大きいことを示したBrown etal.23によって発見されたものとも一致しています。健康な高齢者の変化。これらの結果はまた、認知老化の影響力のある理論に新しい次元を追加します。これは通常、視覚処理と眼球運動機能を考慮せずに、認知処理、すなわち、Salthouse12、Hasher、Zacks46の一般化された減速と抑制を示唆します。若年者と高齢者の場合
オブジェクトの視覚的凝視の数、英数字、およびテキストの通過条件は、年齢グループ間で有意差はありませんでしたが、高齢者は若年者よりも凝視する傾向がありました。すべてのタスクにわたって。さらに、固定期間は、RANのオブジェクトと英数字の条件については、高齢者と比較して若い成人で有意に長かったが、テキストパッセージではそうではなかった。これは、若い成人が単一の個別の刺激の名前をエンコードしてアクセスするためにより長い期間を必要としたことを示唆している可能性があるこれらの条件で。あるいは、これは、伸延器（すなわち、周囲の物体43）を抑制しながら、標的刺激に長時間固定することによって、若い成人によって使用されるより効率的な眼球運動戦略を推測し、標的刺激のより正確な符号化を可能にする。この提案を支持するいくつかの証拠にもかかわらず、多くの研究ラインは、より長い固定は子供61,62およびそれ以上の年齢の成人43,45の効率の悪い処理に関連している、すなわち、より長い固定時間はより遅い読書速度に関連している63。この発見は、健康な若い成人のグループが、見慣れた単一の静止した視覚刺激を識別するために、より短い提示時間（すなわち、高齢者の136ミリ秒と比較して49ミリ秒）を必要とすることを以前に示したことを考えると、私たちの仮説に反していました19。以前の調査では、追跡は利用できなかったか、利用されていませんでした。現在の調査結果はまた、正しい反応に備えて刺激から視覚的および正投影情報を取得するためにより多くの時間を必要とする個人を反映するために、より長い凝視を解釈した以前の研究と矛盾します64,65。ただし、現在の研究の高齢者は、ITおよびCDタスクを完了するために、より長いしきい値曝露時間を示した一方で、RANの読み取りおよび英数字条件で若い成人と同等のパフォーマンスを示したことに注意することが重要です。これを考えると、若い成人によって示されるより長い固定期間が、以前に示唆されたように、非効率的な視覚的符号化/刺激を記憶に埋め込むためにより長い時間を必要とすることを反映している可能性は低い64。確かに、前に示唆したように、異なる認知戦略がネーミングタスク中に若い個人によって使用された場合がありますが、それは彼らの行動パフォーマンスに影響を与えませんでした66（つまり、ネーミングとリーディングのスコアは両方のグループで同等でした）。ただし、2つのグループで使用されている正確な認知戦略は、依然として議論の対象となっています。
RANのオブジェクトと文字の状態では、若い成人と比較して、高齢者のサッカード期間が大幅に長くなりました。 RAN番号条件の間のサッカード期間の年齢グループの違いは統計的有意性に達しませんでしたが、それでも高齢者は若い成人と比較してより長いサッカード期間を示しました。これらの発見は過去の研究67と一致しており、おそらく健康な老化においてさえ運動の動きが遅いことに関連しています13。この発見は、我々の予測および以前の文献23,68と一致しており、衝動性眼球運動の方向および振幅の神経制御メカニズムに関連する加齢に伴う脆弱性を示しています。これは、基底神経節68、動眼神経核の運動ニューロンによって部分的に制御されています69。頭頂葉。このような領域は、衝動性眼球運動を含む注意と運動計画の間のインターフェースにおいて重要です70。繰り返しますが、RANの英数字条件で同様の命名スコアを促進する際の加齢に伴う視線パターンの異なる時間的軌跡の代替説明は、視覚刺激を記憶に埋め込むために必要な時間に関連している可能性があり、異なる認知を指している可能性もあります2つの年齢層で使用されている戦略ですが、具体的な戦略は不明です。
若年および高齢者向けの迅速な自動命名（RAN）パフォーマンス
高齢者は刺激が少ないと予測しています。 RANの共通オブジェクトと英数字の条件については、部分的にサポートされており、高齢者は、若い大人と比較して、RANオブジェクト条件中の刺激の名前が大幅に少なくなっています。しかし、興味深いことに、文字と数字の条件では、これらの違いは統計的有意性に達しませんでしたが、年配の成人は平均して若い成人と比較してより多くの英数字の刺激を挙げました。 RANオブジェクトでのパフォーマンスが遅い高齢者に関しては、このタスクの条件では、実験前に名前が練習されていたにもかかわらず、おそらくより変化しやすく、馴染みがなく、予測できない個々のオブジェクトにさらに注意を払う必要があります。さらに、オブジェクト刺激の命名は、代替名のない数字や文字の迅速な命名よりも自動化されていない場合があります12,71,72,73。したがって、英数字記号に名前を付けるには、指定された刺激をうまく言語化するために、持続的な注意、神経リソース、および認知処理時間が少なくてすむ可能性があります15。比較すると、オブジェクトの命名には、特に高齢者が実験者が指定した名前ではなく特定のオブジェクトに優先的に使用する名前を禁止する必要がある場合は、より意識的な努力が必要になることがよくあります。自動応答の抑制は、抑制的欠損仮説46で説明されているように、全体的なタスクのパフォーマンスを損なう可能性があります。これらの調査結果は、高齢者がトップダウン処理を必要とする視覚探索タスク（つまり、RANの英数字条件）では同じくらい速く正確に実行するが、抑制を必要とするタスクでは遅く実行することを提案したMadden15による提案とも一致しています。気を散らすもの、つまり、オブジェクトの状態の場合もあります。
また、若い大人と年配の大人の間の命名速度の違いは、2つの年齢グループ内の性差が原因である可能性があることにも注意してください。より具体的には、女性は若い成人の約87％、高齢者の63％を占めており、したがって、若いグループの女性の過剰な表現は、RANオブジェクト条件でのより速い命名速度に貢献した可能性があります。確かに、処理速度の性差を調査したレビュー74で、女性は数字、アルファベット、迅速な命名を含むタスクでより速い処理速度を示し、男性は通常指タップ反応時間テストでより速いと報告されました74。
若年および高齢者における視覚処理速度、命名速度、および動眼神経パフォーマンスの相関
相関分析では、RANまたは若年成人の読書タスク中のITおよびCDパフォーマンスと動眼神経測定値との間に有意な関係は示されませんでした。 。ただし、高齢者の場合、結果は、RANオブジェクト条件中のITスコアと平均サッカード持続時間の間に有意な負の相関を示しました。これは、視覚刺激を正しく識別するために短いしきい値露出時間が必要な場合、それはより長いサッカードと有意に関連していたことを示しています。期間。この発見は、より速いITしきい値パフォーマンスがより短いサッカード期間（つまり、より速いサッカード）と相関し、実際に十分な教育を受けた高齢の読者によって採用された年齢関連の戦略の1つである可能性があるという最初の予測と矛盾しました。実際、宮田ら75は、日本人の参加者が自国語で小説を読んでいる間に測定した場合、読書が速いほど水平方向の衝動性運動が大きくなり、固定時間が短くなることを示しました。しかし、宮田ら75は、「サッカードサイズ」の大きな変動は、不規則または不安定な眼球運動戦略の使用による可能性があることを示唆しました。これは、あまり馴染みのないオブジェクト名を言語化するときに、現在の研究の高齢者に適用される可能性があります。視覚運動処理に関連する神経構造の潜在的な退化のために、RANオブジェクトタスクを実行している間、高齢者のより速い視覚処理とサッカード持続時間の間にトレードオフがあった場合もあります40,41,42,43,68。
現在の研究の相関分析でも、ITしきい値の曝露期間と高齢者のRAN番号の命名スコアとの間に有意な正の相関関係があることが明らかになりましたが、これは私たちの仮説を完全には支持せず、 60秒で名前が付けられたアイテムは、効率的な視覚処理だけを完全に反映しているとは限りません。むしろ、RANタスクでは、視覚シーンの迅速なスキャン、調節と焦点合わせ、刺激のエンコードとメモリへの埋め込み、語彙へのアクセス、および刺激に名前を付けるための口腔顔面運動の動きなど、いくつかの眼球プロセスが必要であることに注意することが重要です。 。現在の研究の結果は、高齢者のCDスコアとテキスト通過スコアの間に有意な正の相関関係があることも示しており、2つの視覚的配列間の変化を正しく識別するためのより短いしきい値曝露期間は、テキスト内の各単語を読むのに必要な時間の短縮に関連していることを示しています-通路。この発見は、高齢者のテキスト通過中に示されるように、より速い視覚認知速度がより効率的な眼球運動と相関するという仮説を支持しました。この発見は、語彙ストレージへの継続的なアクセス、語彙下、正書法、音韻論、および語彙意味論的情報の統合に加えて、読書が迅速な視覚処理、視覚的注意、および注意散漫の継続的な抑制に大きく依存していることを報告する以前の研究と一致していますと作業メモリ76,77。これは通常、若年成人と高齢者の両方に当てはまりますが、若いサンプルでは、視覚認知課題（ITおよびCD）と読書課題中の動眼神経変数との間に有意な相関関係は示されませんでした。
現在の研究における若いグループのIT、CD、および眼球運動測定値の間の追加の有意な相関関係は、動眼神経測定値（固定期間およびサッカード潜時）と一緒に単一オブジェクト検査時間タスクを使用したGaraasおよびPomplun78によって報告された所見と同様です。若年から中年の成人のサンプル。私たちのタスクは、中央に配置された単一のオブジェクトの視覚的識別に必要な最小しきい値を測定することのみを目的としているため、最小限の眼球運動が必要であることに注意してください。これは、ITタスクと動眼神経測定値の間に少数の有意な相関関係しか示されていない理由を説明している可能性があります。さらに、若年成人と高齢者の両方について現在の研究で示された平均ITしきい値期間は、実験室の設定で約200ミリ秒と報告されている典型的なサッカード潜時をはるかに下回っていたことも注目に値します79,80。まとめると、これらの調査結果は、眼球運動または言語運動反応の最小要件を備えた、より基本的な視覚的ITおよびCDタスクの単純さが、RANおよびテキスト読み取りのより全体的な認知タスク要求に確実に関連する可能性が低いことを強調しています。実際、RANおよびテキスト読み取りタスクには、オブジェクトの識別、辞書へのアクセス、単語またはオブジェクトの迅速な言語化、および注意のシフトに関連する組織化された連続的な眼球運動の要件があります。
視覚処理迅速な命名と読書の速度予測
現在の研究では、回帰分析により、読書スコアの予測ではITおよびCD指標の予測的妥当性が示されましたが、RANパフォーマンスの予測ではそうではありませんでした。より具体的には、テキスト通過タスクに関連して、年齢、IT、およびCDスコアを含むモデルは、テキスト通過スコアの分散の14.90％を有意に予測しました。この発見は、前述の予測と過去の研究と一致しており、読書は視覚情報の迅速な処理や、視覚的注意、注意散漫の継続的な抑制、作業記憶などの他の複雑な認知プロセスに大きく依存していると報告しています76,77。この発見はまた、CDスコアと高齢者のテキスト通過スコアとの間に有意な関連があることを示す相関分析からの結果を裏付けています。このモデルでは、年齢はテキスト通過タスクのスコアを有意に予測せず、分散の0.1％のみを説明しました。これは、年齢グループ間の同等のテキスト通過スコアと一致しています。 RANオブジェクトの場合、年齢がスコアの主な要因（9.10％）であり、ITとCDはさらに0.04％しか貢献していません。年齢の影響を考慮しながらITスコアとCDスコアを含むモデルは、他のRANスコアを有意に予測しませんでした。これは、仮説と矛盾する予期しない発見でした。
測定の因子分析
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因子分析により、現在の研究における変数の因数分解性の調査が可能になりました。結果は、分散の合計34.33％を占める2成分ソリューションを明らかにしました。最初の要素は、主に、RANおよび通過タスクのサッカード持続時間と命名スコアの測定値を含み、分散の21.41％に寄与しました。一緒に、このコンポーネント内の変数は、迅速な命名が同時に速い衝動性眼球運動と一連の一般的なオブジェクトまたは英数字記号の調整された発声に依存しているという理論的説明をサポートします。さらに、因子分析の最初のコンポーネントの変数は、視覚処理のモーターコンポーネント（つまり、名前の言語化に必要なサッカードと口腔顔面の動き）を表すように見えます。実際、GordonとHoedemaker81が実施した研究では、著者はRANタスク中の若年成人参加者の発声と眼球運動の同時記録を使用して、視覚と発声のプロセスの調整がRANのパフォーマンスにどのように影響するかを調べました。著者らは、RANでの良好なパフォーマンスには、次のRAN刺激に備えて、目が声よりも十分に進んでいるように、時間的に調整された迅速な眼球運動とより遅い関節運動が必要であると報告しました81。
ITとCDだけでなく、凝視に関連する変数（すなわち、凝視の数と持続時間）を主に含む2番目のコンポーネントも、視覚の眼球運動パラメータの理論的理解を反映しており、視覚の凝視を示していますと持続時間は、必要な視覚情報を取得するために必要な時間を反映しています82。同様に、ITおよびCDタスクは、視覚刺激の正しい識別と、2つの迅速に提示された視覚アレイ間の変化/変化なしの決定に必要なしきい値時間を測定しました。前に示唆したように、現在の研究のITタスクとCDタスクは、中央に配置された単一のオブジェクトの最小しきい値期間を測定し、中央に配置された2つの視覚アレイ間の変化検出をそれぞれ測定しました。どちらのタスクも最小限の眼球運動を必要とします。したがって、因子分析のコンポーネント2を構成する項目は、知覚速度、視覚刺激をエンコードしてメモリに埋め込むために必要な時間を含む、より複雑な認知プロセスを反映している可能性があります64,65,83。
制限事項
私たちのサンプルで同様に教育を受けた個人は、この研究の長所と短所の両方です。同様の人口教育と学習への現在の関心により、グループ間の堅牢な比較が可能になりましたが、研究結果の一般化はより一般的なものに制限されています、両方の年齢層の教育水準の低い人口。私たちの研究は、どちらのグループでも感情または潜在的な軽度認知障害（MCI）84の神経心理学的評価ではなく、自己報告を使用したという点で、健康状態の評価に関しても制限されています。したがって、RANオブジェクトの状態の加齢による違いが、古いグループのMCIなどの要因によるものかどうかは不明です84。ただし、英数字のRANテストとテキストの読み方の年齢グループ間で同等のスコアはMCIに反対します。年齢グループ間でのサンプルサイズの不均一と、高齢の参加者の比較的小さいサンプルも、実行されるいくつかの統計分析、特に大きなサンプルサイズを必要とするもの（つまり、因子分析）の検出力を低下させた可能性があります。これを考えると、将来の研究と分析は、同様のリサーチクエスチョンを調査するときに、さまざまな学歴を持つ若年および高齢の参加者のより多くのサンプルを使用することで恩恵を受ける可能性があります。認知能力の性差はこの研究の焦点ではありませんでしたが、将来の研究では、性別が認知能力と眼球運動能力の違いに寄与するかどうかを調べるために、各年齢グループ内で性別を均等に広げることからも恩恵を受ける可能性があります。
結論&将来の方向性
私たちの研究は、知覚速度のロバストな認知測定、および空間的および時間的側面を評価および比較した最初の研究の1つです。若年および高齢者の健康な教育を受けたサンプルにおけるRANタスクおよびテキスト読み取り中の注視パターン。私たちの結果は、動眼神経機能が年齢とともに遅くなることを示しており、生涯にわたって見られる複雑な視覚認知タスクでのより遅い認知処理にさらに寄与する可能性のあるさまざまな戦略の使用を示唆しています。興味深いことに、サッカード持続時間の共分散後、変化を検出するために必要な閾値曝露時間は、若いグループと古いグループの間で有意差はありませんでした。私たちの知る限り、この研究は、ネーミングおよびリーディングタスクのパフォーマンスに対するITおよびCDの予測的妥当性を調査した最初の研究です。
視覚タスクのパフォーマンス中の注視パターンの時間的側面の定量化サッケードをアクティブ化および非アクティブ化するのにかかる時間の見通しを解明し、これは必ずしも行動パフォーマンスが遅いことを示すわけではありませんが、高齢者はサッケード期間が長いことを示しています。したがって、2つの年齢層は、わずかに異なる時間的戦略を利用して、英数字刺激の命名や読書などのタスクで同様のパフォーマンスを達成できると結論付けることができます。ただし、年齢層の格差が注意を活性化し、サッカードを開始するための固有の違い、サッカードの運動速度、またはタスクの認知的側面を反映しているかどうか、または違いが3つのコンポーネントすべてを反映しているかどうかはまだ決定されていません。両方のグループが同等のパフォーマンスを示すかどうかを解明するために、National Adult Reading Test（NART）85などの言語知能測定を利用することは、同様に教育を受けた若年および高齢者の迅速な自動命名と眼球パフォーマンスに関する将来の研究にとって興味深いかもしれません。
全体として、私たちの調査結果は、年齢とともに眼機能の理解を広げ、眼球運動が認知機能の非侵襲的で革新的な尺度であり、認知老化研究で、そして潜在的には臨床として採用され続けるべきであることを示しています認知処理の測定。この分野の文献は比較的まれなままであるため、将来の研究は、視覚課題中の動眼神経機能が、さまざまな課題要求を伴う認知速度の他のロバストな測定で認知能力を予測するかどうかを調べることを目的とすべきです。